PT1366793E

PT1366793E - Processo e dispositivo para a purificação de gases

Info

Publication number: PT1366793E
Application number: PT03012012T
Authority: PT
Inventors: Friedhelm Dr Herzog; Thomas Kutz; Manfred Stahl; Stefan Terkatz
Original assignee: Messer Group Gmbh; Air Liquide Deutschland Gmbh
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2007-01-31
Also published as: ES2271422T3; DE10223845C1; EP1366793A3; EP1366793A2; SI1366793T1; DE50304708D1; ATE337069T1; EP1366793B1

Description

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DESCRIÇÃO "PROCESSO E DISPOSITIVO PARA PURIFICAÇÃO DE GASES" A invenção refere-se a um processo e a um dispositivo para a purificação de gases por meio de permutadores de calor com as características do conceito principal da Reivindicação 1 e um dispositivo adequado para a execução do processo de acordo com as caracteristicas do conceito principal da Reivindicação 8.

Numa purificação de gases deste tipo, por exemplo a conhecida através da DE 196 45 487 Cl, um gás em bruto carregado com substâncias nocivas é purificado em pelo menos um primeiro permutador de calor, por meio da condensação e/ou separação por congelação das substâncias nocivas com a ajuda de um primeiro meio de arrefecimento, por exemplo por meio de azoto gasoso. 0 potencial de arrefecimento da passagem do gás purificado liberto de substâncias nocivas no primeiro permutador de calor é utilizado para a potência de arrefecimento necessária à purificação do gás em bruto no primeiro permutador de calor, pelo que é possível uma purificação económica do gás.

Para isso o primeiro meio de arrefecimento, arrefecido com a ajuda do gás purificado, é enviado para pelo menos um outro permutador de calor carregado com um segundo meio de arrefecimento, por exemplo azoto liquido e depois disso é de novo depositado no primeiro permutador de calor. 2

Esta purificação de gases vulgar é no entanto problemática para a purificação de gases em bruto carregados com substâncias nocivas de partículas especialmente finas, como por exemplo solventes de partículas finas. A invenção tem por isso como objecto fundamental aperfeiçoar de tal modo a purificação de gases de acordo com a referida técnica, que mesmo gases com substâncias nocivas, com partículas particularmente finas, possam ser economicamente purificados.

De acordo com a invenção esse objecto é atingido por meio de um processo com as características da Reivindicação 1 e por meio de um dispositivo com as características da Reivindicação 8. 0 gás enviado para o pelo menos um primeiro permutador de calor, com uma temperatura de entre mais de 100°C e menos de 50°C, no qual é parcialmente liberto das suas componentes em forma de vapor, é arrefecido em pelo menos um outro permutador de calor com a ajuda de um segundo meio de arrefecimento até uma temperatura de até 196 °C negativos. 0 gás purificado profundamente arrefecido por meio do arrefecimento a baixa temperatura, também liberto dos seus componentes particularmente finos, como sejam por exemplo solventes, é enviado para pelo menos um outro permutador de calor e no permutador de calor é feito permutar o calor com meio de arrefecimento, enviado do primeiro permutador de calor através de um soprador ou de uma bomba, e seguidamente - separadamente ou em conjunto com um excesso de azoto gasoso (GAN) - é retirado do permutador de calor. 3 0 primeiro meio de arrefecimento, arrefecido por meio do gás purificado a baixa temperatura, é enviado, com o segundo meio de arrefecimento destinado ao arrefecimento a baixa temperatura do gás purificado, para pelo menos um outro permutador de calor.

Depois de se dar a troca de calor entre os dois meios de arrefecimento no permutador de calor, o primeiro meio de arrefecimento é de novo enviado para o primeiro permutador de calor.

De acordo com a invenção está ainda prevista, para o arrefecimento do gás purificado a baixa temperatura de acordo com a invenção, a introdução de pelo menos um dispositivo de adsorção de baixa temperatura. 0 dispositivo de adsorção, que se pode utilizar em vez do permutador de temperatura de baixa temperatura ou em conjunto com o permutador de temperatura de baixa temperatura, apresenta dimensões reduzidas e é por isso relativamente barato e além disso de inserção fiável e segura.

Como meio de arrefecimento, é particularmente vantajosa a utilização de azoto liquido, devido à sua elevada capacidade de arrefecimento bem como à sua segurança de actuação relativamente elevada e processamento económico dos permutadores de calor arrefecidos por meio de azoto, especialmente com uma utilização combinada de azoto líquido e gasoso como meio de arrefecimento a partir de uma única fonte, por exemplo um depósito de armazenamento. 4

Além disso, está previsto de acordo com a invenção, que dois ou mais dos permutadores de calor necessários estejam integrados num único dispositivo e a permuta de calor seja realizada por meio de diferentes percursos de corrente sobre as superfícies conjuntas de permuta de calor.

De acordo com a invenção, por meio do arrefecimento do gás purificado vindo do primeiro permutador de calor até uma temperatura muito baixa, são praticamente afastadas do gás na sua totalidade, as substâncias com partículas especialmente finas ainda presentes no gás purificado após o primeiro passo de purificação, como por exemplo solventes.

Um gás purificado produzido de acordo com a invenção corresponde totalmente às determinações legais estabelecidas quanto à pureza. A invenção, que se pode utilizar com vantagem na purificação de gases conhecida através da DE 196 45 487 Cl, é particularmente adequada para uma purificação económica de gases carregados com substâncias nocivas de partículas especialmente finas. A invenção não só serve para a purificação de correntes gasosas, como também para a recuperação de substâncias úteis derivadas do processamento das correntes dos gases. A invenção é a seguir descrita em mais pormenor com a ajuda de um exemplo de forma de realização representada no desenho, 5

Este mostra:

Na Figura 1 uma primeira representação esquemática de uma purificação de gás de acordo com a invenção com um dispositivo de permuta de calor;

Na Figura 2 uma representação esquemática da purificação de gás de acordo com a invenção, com um dispositivo de adsorção - permuta de calor.

De acordo com a Figura 1, gás em bruto (gás de processamento) carregado com substâncias com partículas especialmente finas, por exemplo solventes e a uma temperatura de 10°C positivos é introduzido através de uma conduta 2 num primeiro permutador de calor 1. O gás em bruto introduzido no permutador de calor 1 é arrefecido, através de um meio de arrefecimento, por exemplo azoto gasoso, que entra através de uma conduta 3 no permutador de calor 1 e sai dele através de uma conduta 4, a uma temperatura de até, por exemplo, 130°C negativos, em que a maior parte das substâncias em forma de vapor são retiradas do gás em bruto por meio de condensação e/ou congelação. O gás assim pré-purifiçado é conduzido para fora do primeiro permutador de calor 1, através de uma conduta 5, para um outro permutador de calor 6.

No permutador de calor 6 o gás pré-purifiçado é arrefecido, com a ajuda de um segundo meio de arrefecimento, por exemplo azoto em estado líquido, introduzido a partir de um depósito de armazenamento 7 através de uma conduta 8 no permutador de calor 6 e reenviado através de uma conduta 9 para um permutador de calor 11 construído como um recuperador, até uma temperatura de por exemplo 160°C 6 negativos, com o que mesmo as substâncias com partículas particularmente finas, por exemplo solventes, são retiradas do gás pré-purif içado por meio de condensação e/ou congelação. 0 gás purificado arrefecido é retirado do permutador de calor 6 a uma temperatura de por exemplo 160°C negativos e enviado através de uma conduta 10 para um permutador de calor 11 instalado a seguir, sendo, depois de verificada a permuta de calor com o primeiro meio de arrefecimento, retirado do permutador de calor 11 através da conduta 12 -tal como também o azoto gasoso excedente (GAN) através de uma conduta 19 - para fora do permutador de calor 11.

Para a permuta de calor com o gás purificado no permutador de calor 11 o primeiro meio de arrefecimento é levado, desde o primeiro permutador de calor 1, por meio de um soprador ou de uma bomba 13 instalados na conduta 4, através da conduta 14 para o interior do permutador de calor 11.

Depois da troca de calor executada no permutador de calor 11, o primeiro meio de arrefecimento é enviado, através de uma conduta 15 para um outro permutador de calor 17 e juntamente com o segundo meio de arrefecimento, vindo do depósito de armazenamento 7 através da conduta 8 e de uma conduta 18 para o permutador de calor 17, é colocado em permuta de calor. Depois de executada a permuta de calor entre ambos os meios de arrefecimento no interior do permutador de calor 17, o primeiro meio de arrefecimento, com uma temperatura de por exemplo 140°C negativos, é reenviado através da conduta 3 para o primeiro permutador de calor 1 e o segundo meio de arrefecimento, com uma 7 temperatura de por exemplo 160°C negativos, é reenviado através de uma conduta 16 para o permutador de calor 11.

Conforme mostrado na Figura 2, o gás pré-purifiçado retirado do permutador de calor 1 pode ser também purificado num dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20 instalado na conduta 5, por meio da adsorção das suas substâncias especialmente finas, como sejam por exemplo solventes. 0 gás pré-purifiçado vindo do primeiro permutador de calor 1 com uma temperatura de por exemplo 130°C negativos e enviado para o dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20, aquece ligeiramente no dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20, para uma temperatura de, por exemplo, 125°C negativos e é seguidamente enviado, através da conduta 10, para o permutador de calor 11 e depois de efectuada a permuta de calor, é retirado do permutador de calor 11. A permuta de calor no permutador de calor 11 verifica-se de forma análoga à da Figura 1. É também possível, regular o dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20 para um arrefecimento suplementar. Neste caso o gás purificado que sai do dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20 pode apresentar uma temperatura mais baixa, do que a que possuía ao ser enviado para o dispositivo de adsorção de baixa temperatura 20. δ

Lista dos números de referência 1 Permutador de calor 2 Conduta 3 Conduta 4 Conduta 5 Conduta 6 Permutador de calor 7 Depósito de armazenamento 8 Conduta 9 Conduta 10 Conduta 11 Permutador de calor 12 Conduta 13 Soprador ou Bomba 14 Conduta 15 Conduta 16 Conduta 17 Permutador de calor 18 Conduta 19 Conduta 20 Dispositivo de Adsorção de Baixa Temperatura 21 Conduta

Lisboa, 22 de Novembro de 2006

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para a purificação de gases e/ou para recuperação de substâncias em forma de vapor a partir de correntes de gás, no qual o gás em bruto é purificado por meio de condensação e/ou congelação das substâncias nocivas, com a ajuda de um primeiro meio de arrefecimento, em pelo menos um primeiro permutador de calor (1) e seguidamente é enviado para pelo menos um outro permutador de calor (11) carregado com o primeiro meio de arrefecimento e após a permuta de calor com o primeiro meio de arrefecimento é retirado do permutador de calor (11), em que o primeiro meio de arrefecimento no interior do permutador de calor (11) é enviado para pelo menos um outro permutador de calor (17) carregado com um segundo meio de arrefecimento e após a permuta de calor com o segundo meio de arrefecimento é de novo enviado para pelo menos o primeiro permutador de calor (1), caracterizado pelo facto de o gás pré-purifiçado retirado do permutador de calor (1), antes do seu envio para o permutador de calor (11) ser de novo arrefecido e ser usado para o arrefecimento do primeiro meio de arrefecimento no permutador de calor (11).

2. Processo de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o gás retirado do permutador de calor (1) ser arrefecido em pelo menos um permutador de calor (6) e/ou por meio da condução através de pelo menos um dispositivo de adsorção de baixa temperatura (20). 2

3. Processo de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o gás pré-purifiçado no permutador de calor (6) ser arrefecido por meio da utilização de um segundo meio de arrefecimento.

4. Processo de acordo com a Reivindicação 3, caracterizado pelo facto de, como gás líquido, ser usado azoto líquido.

5. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de o gás purificado ser arrefecido, com o auxílio do gás líquido presente no permutador de calor (6) a uma temperatura de até 196°C negativos.

6. Processo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo facto de o gás líquido utilizado como meio de arrefecimento para o gás purificado no permutador de calor (6) ser enviado directamente de um depósito de armazenamento (7).

7. Processo de acordo com a Reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo facto de o gás purificado ser purificado num dispositivo de adsorção de baixa temperatura (20).

8. Dispositivo para a purificação de gases com pelo menos um primeiro permutador de calor (1), com pelo menos uma conduta (2) para a introdução do gás em bruto e com pelo menos uma conduta (5) para a saída do gás purificado frio, no qual estão instaladas pelo menos uma conduta (3) para a introdução e pelo menos uma 3 conduta (4) para a saída de um primeiro meio de arrefecimento, Com pelo menos um permutador de calor (11) com pelo menos uma conduta (10) para a introdução do gás purificado arrefecido e pelo menos uma conduta (12) para a saida do gás purificado, no qual estão instaladas pelo menos uma conduta (14) para a introdução do primeiro meio de arrefecimento, que é conduzido a partir do primeiro permutador de calor (1) por meio de um soprador ou de uma bomba (13) e pelo menos uma conduta (15) para a saida do primeiro meio de arrefecimento para fora do permutador de calor (11) , com pelo menos um permutador de calor (17) com pelo menos uma conduta (15) para a introdução do primeiro meio de arrefecimento vindo do permutador de calor (11) bem como com pelo menos uma conduta (3) para a introdução do primeiro meio de arrefecimento vindo do permutador de calor (17) no primeiro permutador de calor (1), caracterizado pelo facto de na conduta (5), que liga o permutador de calor (1) com o permutador de calor (11), se encontrar instalado pelo menos um permutador de calor (6) e/ou pelo menos um dispositivo de adsorção de baixa temperatura (20).

9. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 8, caracterizado pelo facto de o permutador de calor (6) estar ligado, por intermédio de pelo menos uma conduta (8) a um depósito de armazenamento (7), que contém um segundo meio de arrefecimento. 4

10. Dispositivo de acordo com a Reivindicação 9, caracterizado pelo facto de o depósito de armazenamento (7) que contém 0 gás líquido, que constitui o segundo meio de arrefecimento, estar ligado ao permutador de calor (17), Através da conduta (8) por intermédio de pelo menos uma conduta (18).

11. Dispositivo de acordo com uma das Reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo facto de os permutadores de calor (6, 11, 17) estarem integrados num único dispositivo e a permuta de calor ser realizada através de vários percursos de corrente, nas superfícies de permuta de calor comuns. Lisboa, 22 de Novembro de 2006